DIGITALNA ARHIVA ŠUMARSKOG LISTA
prilagođeno pretraživanje po punom tekstu
ŠUMARSKI LIST 13/2005 str. 62 <-- 62 --> PDF |
V. Tlapäk, J. Ćaska. .1. Herynek: THE INFLUENCE OF FORESTS AND VEGETATION ON EROSION ... Šumarski list -SL1PLEMENT (2005), 51-60 by strict care for full area erosion control and prevention enhance possibilities of infiltration and capillary action by application of adequate technologies by application of technologies in relation with actual humidity and bearing capacity of soils by control of machine technical condition and observation of technological regulations by strictly application of biotechnical erosion control system in connection with 120 years long tradition and experience of Sluzby LTM-HB (Forest Reclamation Service) in Czech by maintenance of all potentially erodible places in safe condition and repair all damages without delay by using of all possibilities for reconstruction and complementation of vegetation elements in landscape Managers of watercourses are obligate to maintain their flow capacities. Quality of watercourses maintenance would be controlled in autumn, after winter season and after all rainstorms. For effectively management of watersheds is necessary realisation of following assumptions: reclassification and innovation of legislative standardisation documents implementation and utilization of watershed monitoring system clearly defined competences of government and local administration creation, application and audit of effectively support, grant and sanction mechanisms, programs and methods good awareness of general public Upper mentioned recommendations summarize principles and assumptions of small and torrent watersheds management verificate by practice and time. Thickness, quality and condition of soil horizons are cardinal for retention of water in landscape. Forest soils, such a part of forest ecosystems, have specific importance for runoff forming. This specification is made by localisation of vast majority of forest stands at upper parts of watersheds and by the way of their management. Integrated forestry respecting principles of sustainable forestry is basic for effectively erosion control and prevention. |
ŠUMARSKI LIST 13/2005 str. 61 <-- 61 --> PDF |
V. Tlapak. J. Ćaska, J. Hcrynek: THE INFLUENCE OF FORESTS AND VEGETATION ON EROSION Šumarski list SUPLEMKNT (2005), 51-60 ween rainfall infiltration speeds (v;) and rainfall transformation factor (Wk) by equation of Horton type: y = (a-b) exp (-nx)+b (2) or by scheme at figure 2: v, (WJ = (vi0 - v,J exp (-n-W^v, (3) Vj = actual speed of infiltration (m.s-1) vi0 = initial speed of infiltration (m.s1) vjv = steady actual speed of infiltration (m.s-1) (4) Ht(t) = viv t + nw, nw,. is = rain intensity (m.s-1) High of water column of rainfall which created surface runoff (H0) from the beginning of rain (t = 0), respectively from time ts to time t 1 i, - v. (5) H0(t) = (is t + - + V;„ - V, nw. Maximal surface runoff Qmax can be evaluated from equation: HS0",, (6) «wnax H0 = high of water column of rainfall in surface runoff (m) Sp = area of watershed (m2) tk = time of surface runoff concentration (s) Time of concentration is evaluated from empiric equations for Sp = 0.8 km2 (Kirpich, 1940) f L ^ (7) 1,169 Vvi J RESULTS AND Retention of forest soils can be raise by: sequential conversion of coniferous monocultures at mixed stands with better hydrological effect by application of silvicultural systems which pro tect and uphold quality of forest floor (its thickness, optimal form, loose, integrity) n = exponent (J.rrf ) Wk = cumulated areal density of rainfall kinetic energy (J.rrf2) High of water column of rainfall which infiltrated into soil (Hi) from the beginning of rain (/ = 0) to the time t; ts = time of beginning of surface runoff t, = time of rain K-v;„ V,0-Vn exp(-nwkt)nw, ViO~Vn i,. -v„ exp(-nwkt) nw, L = maximal length of runoff distance at watershed (m) J = average slope of runoff distance H (8) J for 5=5 - 50 km2 (Kerby,V.S.) L (9) 86,5 n = roughness coefficient (pavement 0.02, soil 0.10, grass 0.30, lawn 0.80) By the upper mentioned method we can determinate beginning of surface runoff, its quantity and maximal volume of surface runoff or other runoff hydrological characteristics. DISCUSSION by application of environmentally friendly transport technologies which minimize compaction of soil horizons and soil surface design, built and maintain forest transport network with technical parameters adequate to natural and technological conditions |
ŠUMARSKI LIST 13/2005 str. 60 <-- 60 --> PDF |
V. Tlapak. .1. Caska. J. Herynek: THE 1NFLUF.NCF OF FORESTS AND VEGETATION ON EROSION Šumarski list SUI´LEMENT (2005). 51-60 volumes of infiltration corresponding to them. Rainfalls can be retained by forest vegetation in quantity 3-7 mm. This quantity depended on species of woods, their age, canopy and stocking. Forest floor is able to retain 1.5-10 mm by its thickness. Infiltration is critical element in forest stand. Relations inter infiltration, surface retention and interception is represented by ratio 12:6: 1. If interception retained 3-7 mm of rainfalls, surface retention is 18—42 mm and infiltration volume could be 36-84 mm. But there are only theoretical values. Values are significantly affected by actual condition of forest biocenosis and soils. Infiltration is essential process from point of view of surface runoff forming. Forest stands and especially forest soils rising standard of retention capacity of small rivers and torrents watersheds. Their retention capacity is limited but evidentially positively affect lag times and culminations levels. Speeds of accumulated surface run off are 0.1-3.0 m.s"1 but speeds of run off in forest floor are usually 0.01-1.0 m.s"1. Possibilities of forestry to intervene effectively in runoff control are: water retention which is achieved by rainfall interception by vegetation cover, by rise of water infiltration and accumulation in soil, by utilisation and construction of flood water retention areas rainfall runoff retardation by reduce of longitudinal slope of watershed surface and watercourses, by rise of soil surface roughness and cross-section areas of flow, by reducing of conditions for surface runoff creation Above mentioned testify importance of infiltration. Its quantity is affected by thickness, form, compactness (compaction) and integrity of humus level and kind of soil and by their water saturation value. Raised volume of infiltration is stronger in the first 30 minutes when infiltration intensity is 0.5-2.0 mm.rnin" and more. Volume of precipitation can be 60 mm. Infiltration decrease at volume from 0.3 to 1.0 mm.min´´ with longer rainfall time. Volume of infiltration could be from 60 to 120 mm of rainfall in interval 120 min. We can talk about five classes of hydrological quality of soils. This classification system is based on thickness of humus (horizon H or A,) and litter (horizons L and F) and on degree of erosion value. Soft degree has volume from 1 to 5, medium from 6 to 8, hard 9 and more (see table 1). At the first class are soils with the worst and in the fifth class are soils with the best hydrological quality. By the soil permeability authors define four groups of soils. Relationship between infiltration quality of soil surface and soil permeability is demonstrated on figure 1. Infiltrated water is not permanently eliminated from runoff process. Infiltrated water creates subsurface runoff with significantly lower speeds. By this way forests and forest soils extended times of runoff concentration and raise probability than times of runoff concentration will be longer than times or rain. This is premise then peak flow is not formed by rainfalls from complete area of watershed. Therefore forest stands and soils are important factors in process of runoff retardation. Negative effect at retention capacity of forest soils has humus erosion and soil compaction by wood harvesting and transport. Forest transport network has negative effect too because reduce roughness coefficient, affected surface accumulation and raise volume of runoff coefficients. PLUVIOLOGICAL INFILTRATION CURVES For determination of soil hydrological characteristics is used method of pluviological infiltration curves. Forms of curves depend only at kind and initial state of soil not at rain intensity. Rainfall has kinetic energy and by this energy can change some volumes of soil attributes. This effect is called pluviogenous transformation of soil structure (Kasparzak, 1989) and deformation of soil infiltration. Pluviological infiltration curve is function of relation between rainfall infiltration speed (VJ) and rainfall transformation factor (W^). It applies to (see figure 2): v, = f(Wk) = f(wkt) (1) Vj = actual speed of infiltration (m .s"1) Wk = cumulated areal density of rainfall kinetic energy (J.m~~) wk = specific areal density of rainfall kinetic energy (J.s´.nT2) t = time (s) Infiltration, surface runoff and splash erosion were measured in following variants: - at bare, dry, loose, loam soil in the course of simulated rains with various intensities at bare, wet, loam soil with compact, wet soil crust (result of rain and 24 hours of soil desiccation in sunny weather) at bare, semi humid loam soil with cracked soil crust (result of rain and 10 days of soil desiccation in sunny weather) at bare, dry, loose, loam soil with dry, mechanically loosed soil surface Results and evaluation of measuring are mentioned at chosen representative graphs (figures 3 and 4). On the basis of results we can charakterize relation bet |
ŠUMARSKI LIST 13/2005 str. 59 <-- 59 --> PDF |
PRESENTATION AT THE INTERNATIONAL SYMPOSIUM Šumarski list -SUPLEMENT (2005), 51-60 THE INFLUENCE OF FORESTS AND VEGETATION ON EROSION AND FLOOD CONTROL OF LANDSCAPE Vaclav TLAPÄK, Jakub CASKA, Jaroslav HERYNEK* ABSTRACT: The effects of forest and vegetations in erosion and flood control in landscape are asserted by interception, surface accumulation and especially by uphold of infiltration and recharges. Thickness, structure, loose and integrity of humus and arable horizons have dominance. Physical and biochemical parameters of top soil horizons cooperate. Hydrological quality of soil surfaces are inferred by method of pluviological curves. This method makes possible to define potential recharge, infiltration, surface water accumulation and runoff. The method can be used for determination of potential quantities of splash erosion in relation to effects of vegetation covers. By this way can be objectified effects of forests and vegetation in erosion and flood situations. IMPORTANCE AND EXTENT OF PREVENTION The base for erosion and flood control in small riForest percentage of Czech is 34 % (2,643,058 ha). vers and torrents watersheds is prevention. Effect of Forests in water protection zones make up 15 % prevention is given by theoretical and practical experi( 400,000 ha) of forest land in Czech. Over 1/3 of them ence of small watersheds hydrology, intensively used was damaged by immissions in recent years. Forests in for forestry and agricultural production. It is effect of head water areas represents 26 % (700,000 ha) of foregulation and co-ordination of all activities and mearest land in Czech (Krečmer, 1988). sures in potentially endangered watersheds in contex In wooded watersheds of Czech is constructed 9,500 ture at safety transposition of extreme flow. Prevention km of paved forest roads and about 53,000 km of earth is usually les expansive then correction of flood dama logging and skidding roads. Crude guess of total length ges. Important is also geographical position, in case of of permanent and temporary roads is about 100,000 km. the Czech Republic, at main European watershed divi At agricultural land it is about 200-250,000 km of de and results of erosion and flood situations for adja roads. Watercourses in cadastral evidence represent cent states (Austria, Germany, Hungary, Poland, and another 60,700 km of concentrated runoff paths. We ex Slovak). All above mentioned facts validate relevance pected that total length of runoff paths could by mini and reason of systematic, sophisticated and strictly mally 100,000 km. multidisciplinary outlook on complex solution of common or specific problems. EFFECTS OF FOREST STANDS AND SOILS ON RAINFALL AND RUNOFF Formation of runoffs from watershed is basically thickness, composition, form, aeration and integrity of affected by ways, intensity and land use of area, by humus layer. It is synergy of thickness and quality of top soil horizons and their physical, chemical and bio * Prof. Ing. Vaclav Tlapdk, CSc , Ing. Jakub Caska, Prof. Ing. logical parameters. Retention abilities of watershed are Jaroslav Herynck, CSc , Üstav tvorby a ochrany krajiny (Ustav very important retardation factors in situations of rain lesnickych staveb a melioraci). Lesnickä a drevarskä" fakulta MZLU v Brne, Zemedelskä 3, 613 00 Brno, Czech Republic. storms or local long-duration rains. Other attributes li Tel.: +420 5454 134 094; Fax: +420 545 134 083; E-mail: tlapak@mcndelu.cz ke interception of vegetation covers, especially forest Tel.:+420 5454 134011; Fax:+420 545 134 083; E-mail: caska@email.cz Tel.: +420 5454 134 090; Fax: +420 545 134 083; E-mail: sylva@mendelu.cz covers, all surface accumulations and retentions and |
ŠUMARSKI LIST 13/2005 str. 58 <-- 58 --> PDF |
V. Tlapäk. J. Caska. J. Herynek: UTJECAJ ŠUME 1 VEGETACIJE NA SPRJEČAVANJE EROZIJE Šumarski list SUPI.F.MENT (2005). 51-60 Caska, J.: Optimalizace lesni dopravni site v gravitačnim üzemi Babi lom. In Češka krajina strecha Evropy. Sbornik prispevku z mezinärodni konference. ČSKI, Pardubice, 2004. ISBN 80-903258-2-3. Herynek , J.: Vliv technologie dopravy drivi na kvalitu vod. ZZ VŠZ Brno, 1990, 30 s, pril. Herynek , J. a kol.: Koncepce lesotechnickych melioraci a hrazeni bystrin pro 21. stoleti v ČR. Studie FLD MZLU v Brne pro MZe ČR, 1996, 44 s., pril. Herynek, J., J. Krešl,: Zäsady protierozni a protipovodnove ochrany. Exp.zpräva LDF MZLU v Brne pro VÜMOP Praha, 1998. 23 s., pril. Holy, M.: Eroze a životni prostredi. ČVUT Praha 1994. Juva, K.,A. Hrabal,V. Tlapäk: Male vodni toky. SZN Praha 1984. Kinkor, J., J. Reidinger: Analyza a navrh zlepšeni povodnove ochrany v ČR. Planeta 1997, č. 11, s. 42-48. Kolektiv: Krajinne inzenyrstvi ČKAIT Praha, TK 13, 1998,200 s. Krečmer, V.: Ochrana vod v lesnim hospodärstvi. Vod. hosp.A, 1988 c. 6, s. 141-143. Krešl, J.: Prisprvek k objasneni vodohospodarske funkce lesa. Habil., VŠZ Brno, 1965, 185 s. K r e š 1, J.: Vliv lesni dopravni site na vodni režim lesa. Lesnictvi, 24, 1978, č. 7, s. 567-580. Linsley, P. K. a kol.: Prikladnaja gidrologija. Gidroizdat. Leningrad 1962, 759 s. Moldan, B.: Zhodnoceni vysledku sledoväni geochemickych parametru regionälniho znečišteni. ZZÜÜG Praha, 1985, 163 s. Skatula, L.: Hrazeni bystrin a strži. SZN Praha, 1960,422 s. Sach, F.: Vliv težby na erozi pudy. Vodohosp. čas., 1988, č. 2, s. 199-210. Š ac h, F.: Vliv lesni dopravni site na odtokove pomery imisnich holoseči. Lesnictvi, 1990, č. 2, s. 139-158. Skopek, V.: Posouzeni možnosti protipovodnovych opatreni blizkych prirode. VUV TGM Praha 1998, 10 s. Šlezingr, M., L. Uradniček: Vegetačni doprovod vodnich toku a nadrž. Ak. nakl. CERM Brno, 2002, 130 s., ISBN 80-7204-269-6. Tlapäk, V, J. Herynek: Revitalizačni opatreni a vyuziväni vodnich zdroju v krajine. Folia MZLU v Brne, 2002, 54 s., ISBN 80-7157-632-8. T1 a p ä k, V. a kol: Studie prevence pred povodnovymi škodami v oblasti eroznich učinku a sut´ovych proudu. Studie MZLU v Brne, 2002, 100 s, pril. Ven Te Chow: Handbook of Applied Hydrology. Me Graw - Hill Book Company New York, 1964, 1415p. Sbornik ICID: Povodne a krajina ´97. Sb. ref. konf. s mezinär. üc. Brno, 13. - 14. 11. 1997, sekee 3 a 4. Zachar, D. a kol.: Lesnicke melioräcie. Priroda Bratislava, 1984,488 s. |
ŠUMARSKI LIST 13/2005 str. 57 <-- 57 --> PDF |
V. Tlapak, J. Ćaska, J. Herynek: UTJECAJ ŠUME I VEGETACIJE NA SPRJEČAVANJE EROZIJE Šumarski list -SUPLEMENT (2005), 51-60 H (8) za S = 5 - 50 km2 (Kerby, V.S.) tk = 86,5 U ^ (9) vV7y n - koeficijent razvedenosti (asfalt 0,02, tlo 0,10, trava 0,30, travnjak 0,80). Pomoću gornje metode možemo odrediti početak površinskog otjecanja, njegovu količinu i maksimalni obujam, ili druge hidrološke karakteristike. REZULTATI I DISKUSIJA Retencija šumskog tla može se povećati na sljedeće načine: Sekvencijalnom konverzijom crnogoričnih monokultura u mješovitim sastojinama s boljim hidrološkim djelovanjem; Primjenom šumsko-uzgojnih sustava koji štite i održavaju kvalitetu šumskog tla (njegovu debljinu, optimalni oblik, rahlost, stabilnost); Primjenom okolišu prihvatljivih transportnih tehnologija što minimiziraju sabijanje horizonata tla i površine tla; Izradom, izgradnjom i održavanjem mreže šumskih prometnica s tehničkim parametrima usklađenim s prirodnim i tehnološkim uvjetima; Strogom brigom oko sprječavanja erozije; Povećanjem mogućnosti infiltracije i kapilarnog djelovanja primjenom odgovarajućih tehnologija; Primjenom tehnologija u vezi sa stvarnom vlagom i nosivosti tla; Kontrolom tehničkog stanja strojeva i poštivanjem tehnoloških pravila; Strogom primjenom kontrolnog sustava praćenja biotehničke erozije vezanom uz 120-godišnju tradiciju i iskustvo Službe LTM-HB u Češkoj; Održavanjem svih potencijalnih erodibilnih mjesta u ispravnom stanju i saniranje štete bez odgađanja; Uporabom svih mogućnosti rekonstrukcije i nadopunjavanja vegetacijskih elemenata u krajoliku. LITERATURA Am broš, Z.: Hydricky potcnciäl lesnych ekosystemov. Lesn. čas., 29, 1983, č.l, s. 3-13. Belsky, J.: Lesnickotechnicke meliorace a hrazeni byst?in v Ceske republice. Zpräva ke 1 lOti letemu vyroci činnosti. MZe ČR Praha, 1994, 28 s. [M„ kg.nf 5,0 A - suno, ranio, razmrvljeno u <- i u mm A —dry, loose, crumb < 10 mm 4,0 B - mokra kora tla nakon 1 dana isušivanja B - wet soil crust after I day of desiccation C - suha kora tla nakon 10 dana isušivanja C f - dry soil crust after 10 dqvs qf depict ation 3,0 . B 2,0 A ^ --´ 1,0 0,0 i 1 0 200 600 1000 1400 1800 [Wk]= J.nr: Slika 4. Prethodna slika krivulja pluviološke infiltracije Figure 4 Pre-image ofpluviological infiltration curves - Results and discussion Vodotokovi se moraju održavati u njihovim kapacitetima protoka. Vodotokove treba kontrolirati u jesen, nakon zimske sezone i nakon olujnih kiša. Za djelotvorno gospodarenje slivovima potrebno je realizirati sljedeće pretpostavke: Reklasifikacija i inovacija legislativnih dokumenata o standardizaciji; Implementacija i utilizacija sustava promatranja sliva; Jasno određene kompetencije vlade i lokalne uprave; Razvoj, primjena i provjera djelotvornih mehanizama podrške, dotacije i sankcija, te programa i methoda; Visoka svijest javnosti. Gore spomenute preporuke sumiraju principe i pretpostavke gospodarenja slivovima malih vodotokova i bujica, verificirane praksom i vremenom. Gustoća, kvaliteta i stanje horizonata tla ključni su za retenciju vode u prirodi. Šumska tla kao dio šumskih ekosustava su od specifične važnosti za stvaranje površinskog otjecanja. Ova je specifikacija načinjena lokaliziranjem ogromne većine šumskih sastojina u gornjim dijelovima slivova, te njihovim gospodarenjem. Integrirani principi potrajnog šumarstva temeljne su pretopostavke za djelotvornu kontrolu i sprječavanje erozije. References Ćaska, J.: Težebne-dopravni technologie a protipovodnovä prevence. In Protipovodnovä ochrana a üzemni plänoväni. Sbornik prispcvku z mezinärodni konference. ČSKI, Pardubice, 2003. ISBN 80-903258-0-7. 55 |
ŠUMARSKI LIST 13/2005 str. 56 <-- 56 --> PDF |
V. Tlapäk. J, Ćaska. J. Herynek: UTJECAJ ŠUME I VEGETACIJE NA SPRJEČAVANJE ERO/IJE Šumarski list -SUPLEMENT (2005). 51-60 Na temelju rezultata možemo okarakterizirati odnos viv = stabilna stvarna brzina infiltracije (m.s"1) između brzine infiltracije oborine (Vj) i faktora tran n = eksponent (J.m"2) sformacije oborine (Wk) jednadžbom Hortonovog tipa Wk = kumulirana arealna gustoća kinetičke energije y = (a-b) exp (-nx)+b (2) oborine (J.m"´) ili shemom na slici 2: Visina vodnog stupa oborine infiltrirane u tlo (Hj) Vi (WO = (vi0 -v,v) exp (-n-W,J+ v, (3) od početka padanja (t = 0) do vremena t; t e (t„;tv) Vj = stvarna brzina infiltracije (m.s"1) ts = vrijeme početka površinskog otjecanja vi0 = početna brzina infiltracije (m.s-1) tv = vrijeme kiše ; i — v. i -v... H,(t) = v„ ,+_Linizi v,-o-v,-v exp(-nwkt)—s-(4) -Mn^—y nw. ;., -v-nwk v,0-v,v nwlr vi0-viv V W 11 Visina vodnog stupa oborine stoje stvorila površinsko otjecanje (H0) od početka padanja (t = 0), odnosno od vremena t do vremena t \ i. -v. vio-viv sL -V: H0(t) = (i,-vjt + ln^ + exp(-nwkt)—-(5) nw,, v/o yh ´ J nw,. vi0-viv Maksimalno površinsko otjecanje Qmax može se procijeniti iz sljedeće jednadžbe: ´1 [v,] = 10 m.s »-max (6) \ 4,8 \ H0 - visina vodnog stupa oborine u površinskom \ otjecanju (m) 4,4 Parameters of curves Sp - površina sliva (m ) 4,0 \ v, = f (>w ) tk - vrijeme koncentracije površinskog otjecanja (s) \ \ A »i0-5,00. 10s m.s"1 v„=6,80. 10´6m.s"´ Vrijeme koncentracije procijenjuje se pomoću em-3,6 L \ B vk= 2,40. 10"S m.s"´ piričkih jednadžbi za S = 0,8 km2 (Kirpich, 1940) \ D viv=4,75. I0´6m.s"´ 3,2 Q v0= 3,80. lO^m.s"1 L \A vjv=6,00. loVs´ 1 \ h =1,169 (7) 2,8 77 \ [) 1,30 . lO^m.s"1 \ vro= — v|v=8,80. lO^m.s"1 \ L - maksimalna duljina udaljenosti otjecanja u sli2,4 I \ \ vu (m) 2,0 \ v \ J - prosječan nagib udaljenosti otjecanja \\ Slika 3. Ovisnost elementarne erozije pri kumuliranoj arealnoj 1,6 \ \ \ \ \ \ w gustoći kinetičke energije oborine ME = f (WK) (Mjereno na katastarskom teritoriju Drazuvky; Fizikalno stanje tla: A - suho, rahlo, razmrvljeno < 10 mm, B - mokra kora tla nakon 1 dana isušivanja, C - suha, ispucanja kora tla nakon 10 dana isušivanja). U 0,8 \ ^ \ \ \ \ \ \B ^ N D Figure 3 Dependence of elementary splash erosion at cumulated areal density of rainfall kinetic energy ME= ((WK) (Mea0,4 sured in cadastral territory Drazuvky; Physical condition of soil: A - dry, loose, crumbs < 10 mm, B ~ wet soil crust after 1 day of desiccation, C - dry, cracked soil crust after 10 days of desiccation). 0,0 J 200 600 1000 1400 1800 [Wk] = J.m2 |
ŠUMARSKI LIST 13/2005 str. 55 <-- 55 --> PDF |
V. Tlapäk, J. Caska, J. Herynek: UTJECAJ ŠUME I VEGETACIJE NA SPRJEČAVANJE EROZIJE Šumarski list -SUPLEMENT (2005), 51-60 mm d"1 120 100 80 60 / 40 20 Classes ofhydrological quality of surface A B / / / / , / / / a LL / / / /" D O ~ / D -=/ / X t a - -i-/ /-cd r^ / 5 ; // ^ > 3 " — ~~. 5o ""^— U Razredi hidroloških svojstava površine PLUVIOLOSKE KRIVULJE INFILTRACIJE - Pluviological infiltration curves Za određivanje hidroloških karakteristika tla rabi se metoda pluvioloških infiltracijskih krivulja. Oblici krivulja ovise samo o vrsti i početnom stanju tla, a ne o intenzitetu kiše. Oborine imaju kinetičku energiju kojom mogu promijeniti neke vrijednosti svojstava tla. Ovaj se utjecaj naziva pluviogenska transformacija strukture tla (K a s parzak, 1989) i deformacija infiltracije tla. Krivulja pluviološke infiltracije je funkcija odnosa između brzi ne infiltracije oborina (v;) i faktora transformacije oborine (Wk). To je izraženo (vidi sliku 2) sljedećim obrascem: v, = f(Wk) = f(wkt) (1) gdje je Vj = stvarna brzina infiltracije (m.s" ) Wk = kumuliana arealna gustoća kinetičke energije oborine (J.m2) wk = specifična arealna gustoća kinetičke energije oborine (J.s1. m"2) t = vrijeme (s) Infiltracija, površinsko otjecanje i erozija mjereni su u sljedećim varijantama: na golom, suhom, rastresitom, ilovastom tlu tijekom simulirane kiše različitog intenziteta; na golom, mokrom, ilovastom tlu s kompaktnom, vlažnom korom tla (rezultat kiše i 24-satnog isušivanja po sunčanom vremenu); [v,],Ds] V:= i. V; Infiltrirana voda nije trajno eliminirana iz procesa otjecanja. Infiltrirana voda stvara značajno sporija podpovršinska otjecanja. Stoga su šumske sastojine i tla važni čimbenici u procesu usporavanja otjecanja. Negativni utjecaj na retencijski kapacitet šumskih tala ima erozija humusa i sabijanje tla u sječi i transportu. Šumska transportna mreža ima negativni utjecaj i zbog smanjivanja koeficijenta razvedenosti tla, utjecaja na površinsku akumulaciju i povećanog koeficijenta otjecanja. Slika 1. Grafikon za određivanje intercepcije (Ambros, 1983) Figure 1 Graph for determination of interception (Ambros, 1983) na golom, poluvlažnom ilovastom tlu s raspucanom korom tla (rezultat kiše i 10-dnevnog isušivanja tla po sunčanom vremenu); na golom, suhom, rastresitom, ilovastom tlu sa suhom, mehanički izrahlanom površinom tla. Rezultati i evaluacija mjerenja spomenuti su na re prezentativnim grafovima (slike 3 i 4). Samo infiltracija - Infiltration only Infiltracija -Infiltration Površinska akumulacija (Površinsko otjecanje) Surface accumulation (Surface runoff viv). exp(-nWk) Slika 2. Shematski prikaz krivulje pluviološke infiltracije i njeni parametri Figure 2 Schematic representation of pluviological infiltration curve and its parameters |
ŠUMARSKI LIST 13/2005 str. 54 <-- 54 --> PDF |
V. Tlapak, J. Ćaska, J. Herynek: UTJECAJ ŠUME 1 VEGETACIJE NA SPRJEČAVANJE EROZIJE Šumarski list SUPLEMENT (2005), 51-60 šume, njihovoj dobi, sklopu i šumskoj zalihi. Šumsko tlo može zadržati 1,5 mm - 10 mm. Infiltracija je ključni element u šumskoj sastojini. Odnosi medu infiltracijom, površinskom retencijom i intercepcijom predstavljeni su omjerom 12:6 : 1. Ako intercepcija zadrži 3 mm - 7 mm oborina, tada površinska retencija zadrži 18 mm - 42 mm, a volumen infiltracije bi mogao biti 36 mm - 84 mm. No to su samo teoretske vrijednosti. Na vrijednosti značajno utječu stvarni uvjeti šumskih biocenoza i tla. Infiltracija je bitan proces u smislu površinskog otjecanja. Šumske sastojine, a posebice šumska tla, podižu razinu retencijskog kapaciteta slivova malih rijeka i bujica. Njihov je retencijski kapacitet ograničen, ali pozitivno utječu na razine kulminacije. Brzina akumuliranog površinskog otjecanja je 0,1 - 3,0 m.s"1, ali brzina otjecanja na šumskom tlu je obično 0,01 - 1,0 m.s"1. Mogućnosti su šumarstva za djelotvornost u sprječavanju otjecanja sljedeće: Vodna retencija kroz intercepciju oborina vegetacijskim pokrovom, podizanjem vodne infiltracije i akumulacije u tlu, korištenjem i izgradnjom retencijskih površina poplavne vode; Usporavanje površinskog otjecanja smanjivanjem longitudinalnih nagiba slivne površine i vodotokova, podizanjem razvedenosti površine tla i presijecanjem površina tokova, smanjenje uvjeta za stvaranje površinskog otjecanja. Sve navedeno govori o važnosti infiltracije. Njena količina ovisi o debljini, obliku, nabijenosti i stabilnosti humusne razine te vrsti tla i vrijednosti natopljenosti. Povećani obujam infiltracije jači je u prvih 30 minuta kada je intenzitet infiltracije 0,5 - 2,0 mm.min ´ i više. Obujam oborina može biti 60 mm. Infiltracija opada pri obujmu 0,3 do 1,0 mm.min"1, pri duljem trajanju oborina. Obujam infiltracije bi mogao biti 60 do 120 mm u intervalu od 120 min. Možemo govoriti o pet razreda hidrološke kvalitete tla. Ovaj se klasifikacijski sustav temelji na debljini humusa (horizont H ili A,) i listinca (horizont L i F) te na stupnju vrijednosti erozije. Blagi stupanj ima obujam od 1 do 5, srednji od 6 do 8, a jaki od 9 i više (vidi tablicu 1). Tablica 1. Razredi hidrološkog svojstva površine šumskog tla prema debljini horizonta humusa i listinca, te njihovoj eroziji (Ven te Chow, 1964). Table 1 Classes ofhydrological quality of forest soil surface by thicknesses of humus and litter horizons and their erosion (Ven te Chow, 1964). Humus (H ili A,) Listinac (L, F) Humus (Hor A,) Litter (L, F) debljina (cm) -thickness (cm) 1,25 1,24 0,00 < 1,25 2.50 0,00-2,50 2,51 < 2,51 -3,8 0 0,00-2,50 2,51< 3,81 -5,1 0 0,00-2,50 2,51< 5,11 12,70 0,00-0,50 0,51 < 12,70 < 0,00 0,50 0,51 < U prvom su razredu tla s najslabijom hidrološkim svojstvom, a u petom razredu su tla s najboljim. A - pijesci i šljunci s niskim potencijalom otjecanja i propusnosti >7,5 mm.h"1 A — sands and gravels with low runoff potential and with permeability > 7.5 mm.h´1; B - ilovasto-piješčana i glinasto-ilovasta tla uz prosječnu propusnost 3,8 - 7,5 mm.h"1; B - loam-sandy and clay-loam soils with average value of permeability 3.8 -7.5 mm.h´1; Razred higrološke kvalitete tla Class of hygrological quality of soil Stupanj površinske erozije Degree of surface erosion blag-soft srednji -medium jak -hard < 5 6 8 9 < 2 1 1 2 2 1 3 2 1 3 2 1 3 3 1 3 3 2 4 3 2 3 2 2 4 3 3 4 3 2 5 4 3 C - glinasto-ilovasta i glinasta tla sa niskom propusnosti 1,3 - 3,8 mm.h" ; C - clay-loam and clay soils with low permeability 1.3 -3.8 mm.li ; D - tla s plitkom nepropusnom podlogom (propusnost < 1,3 mm.h"1) i s visokim potencijalom otjecanja. D - soils with shallow impermeable subsoil (permeability < 1.3 mm.h´1) and with high runoff potential. Odnos između infiltracije površine tla i propusnosti tla prikazan je na slici 1. |
ŠUMARSKI LIST 13/2005 str. 53 <-- 53 --> PDF |
IZLAGANJE NA ZNANSTVENOM SKUPU - PRESENTATION AT THE INTERNATIONAL SYMPOSIUM Šumarski list SUPLEMENT (2005), 51-60 UDK 630* 116 UTJECAJ SUME I VEGETACIJE NA SPRJEČAVANJE EROZIJE I ZAŠTITU PRIRODE OD POPLAVA THE INFLUENCE OF FORESTS AND VEGETATION ON EROSION AND FLOOD CONTROL OF LANDSCAPE Vaclav TLAPÄK, Jakub CASKA, Jaroslav HERYNEK* SAŽETAK: Utjecaj šume i vegetacije na sprječavanje erozije i zaštitu prirode od poplava procjenjuje se kroz intercepciju, površinsku akumulaciju i posebice infiltraciju i utjecanje. Pritom važnu ulogu imaju debljina, struktura, rahlost i sastav humusa i obradivih horizonata. S time su povezani fizički i biokemijski parametri gornjih horizonata tla. Hidrološka obilježja površina tala dobivena su pomoću metode ombroloških krivulja. Ova metoda omogućuje definiranje potencijalne infiltracije, akumulacije površinskih voda i otjecanja. Metoda se može koristiti za određivanje potencijalnih količina erozije od kišnih kapi povezanih s učincima vegetacijskog pokrivača. Na taj se način mogu objektivizirati učinci šume i vegetacije na pojave erozija i poplava. VAŽNOST I RAZMJER SPRJEČAVANJA Importance and extent of prevention Sprječavanje je temelj zaštite od erozije i poplave u zajedničkih ili specifičnih problema. Šume zauzimaju slivovima malih rijeka i bujica. Utjecaj prevencije teme34 % češkog teritorija (2.643.058 ha). Šume u vodolji se na teoretskom i praktičnom iskustvu s hidrologizaštitnim zonama čine 15 % (400.000 ha) šumske pojom malih slivova, što se intenzivno rabi u šumarstvu i vršine Češke. Preko 1/3 njih je oštećeno imisijama poljoprivrednoj proizvodnji. Radi se o utjecaju regulaciposljednjih godina. Šume u područjima riječnih izvora je i koordiniranja svih aktivnosti i mjera u potencijalno zauzimaju 26 % (700.000 ha) šumskog zemljišta u ugroženim slivovima u vezi sa sigurnosnom transpozi-Češkoj (Krcčmer, 1988). cijom ekstremnih protoka. U šumovitim bazenima Češke izgrađeno je 9.500 km Sprječavanje je obično manje ekspanzivno od saniasfaltiranih šumskih cesta i oko 53.000 km zemljanih ranja štete od poplave. Takoder je važna geografska vlaka. Ukupna duljina trajnih i privremenih cesta je oko pozicija, u slučaju Republike Češke, u odnosu na glav100.000 km. Na poljoprivrednom zemljištu to je oko ni europski riječni bazen, te posljedice erozije i popla200 - 250.000 km. Vodotokovi u katastarskoj evidenciji va u susjednim zemljama (Austrija, Njemačka, Mađarpredstavljaju daljnjih 60.700 km koncentriranih staza ska, Poljska i Slovačka). Navedene činjenice vrednuju otjecanja. Procjenjujemo da je ukupna duljina staza relevantnost i razloge za sustavni, sofisticirani i strogo otjecanja najmanje 100.000 km. multidisciplinirani pristup prema rješavanju složenih UTJECAJ ŠUMSKIH SASTOJINA I TLA NA OBORINE I UTJECANJE Effects of forest stands and soils on rainfall and runoff Na otjecanje iz slivova najviše utječu načini i intenmusnih horizonata i njihovih fizičkih, kemijskih i biozitet uporabe zemljišta u smislu debljine i kvalitete hu-loških parametara. Retencijskc sposobnosti sliva vrlo su važni retardacijski čimbenici u situacijama olujnih kiša Prof. Ing. Vaclav Tlapäk, CSc., Ing. Jakub Ćaska, Prof. Ing. ili lokalnih dugih kišnih razdoblja. Ostale značajke su Jaroslav Herynek, CSc , Ustav tvorby a ochrany krajiny (Ustav intercepcija vegetacijskog pokrova, posebice šumskog lesnickych staveb a melioraci). Lesnicka a drevarskä fakulta MZLU v Bine, Zemedelska 3, 613 00 Brno, Czech Republic. pokrova, sve površinske akumulacije i retencije te obuTel.: +420 5454 134 094; Fax: +420 545 134 083; E-mail: tlapak@mendelu.cz jam infiltracije. Vegetacija može zadržati oborine u ko Tel.: +420 5454 134 011; Fax: +420 545 134 083; E-mail: caska@email.cz ličini od 3 do 7 mm.. Ova količina ovisi o vrstama Tel.: +420 5454 134 090; Fax: -420 545 134 083; E-mail: sylva@mendelu.cz |